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Inside a custom programmable photonic chip, a team from Hefei-based Guizhen Chip Technology and Professor Ren Xifeng’s group at the University of Science and Technology of China assembled a four-photon sixteen-qubit GHZ state, a shared entangled state, alongside a four-qubit cluster state. Ten of the sixteen qubits were verified as genuinely entangled. The work is reported as the largest on-chip multi-qubit entangled state to date.
À l’intérieur d’une puce photonique programmable conçue sur mesure, une équipe de Guizhen Chip Technology, basée à Hefei, et le groupe du professeur Ren Xifeng à l’Université des sciences et technologies de Chine ont assemblé un état GHZ intriqué à quatre photons et seize qubits, un état partagé, ainsi qu’un état cluster à quatre qubits. Dix des seize qubits ont été vérifiés comme étant véritablement intriqués. Les travaux sont présentés comme le plus grand état intriqué multiqubit sur puce à ce jour.
The obstacle is scale. Photonic quantum computers need many entangled photons, but multi-photon sources scale exponentially poorly, while deterministic two-photon gates are difficult to build. The team instead uses MBQC — measurement-based quantum computing — where computation is driven by single-qubit measurements on an entangled resource prepared in advance.
L’obstacle est l’échelle. Les ordinateurs quantiques photoniques ont besoin de nombreux photons intriqués, mais les sources multiphotoniques deviennent très vite inefficaces à mesure qu’elles grandissent, tandis que les portes déterministes à deux photons sont difficiles à construire. L’équipe utilise plutôt le MBQC — calcul quantique basé sur les mesures — dans lequel le calcul est piloté par des mesures sur un seul qubit effectuées sur une ressource intriquée préparée à l’avance.
The chip gives each photon several qubits through its path, then routes those paths through a four-layer programmable measurement module. In effect, the architecture trades a hard multi-photon preparation problem for a high-dimensional single-photon design and layered measurement, keeping the optical hardware simpler while making resource-state preparation more deterministic.
La puce attribue à chaque photon plusieurs qubits en fonction de son chemin, puis achemine ces chemins à travers un module de mesure programmable à quatre couches. En pratique, l’architecture remplace un problème difficile de préparation de multiples photons par une conception monophotonique de grande dimension et des mesures en couches, ce qui permet de conserver un matériel optique plus simple tout en rendant la préparation de l’état de ressource plus déterministe.
The team also used its four-qubit cluster state to run Grover’s search algorithm, reporting an average identification probability of 0.987. The result is published as an arXiv preprint, so it is a laboratory milestone rather than a deployed quantum computer or a finished million-qubit system.
L’équipe a également utilisé son état cluster à quatre qubits pour exécuter l’algorithme de recherche de Grover, avec une probabilité moyenne d’identification de 0,987. Le résultat est publié sous forme de prépublication sur arXiv : il s’agit donc d’une avancée de laboratoire, et non d’un ordinateur quantique déployé ou d’un système achevé à un million de qubits.
So what changes, concretely? Guizhen Chip has shown an engineering route for putting larger entangled resource states directly on a photonic chip, a building block for measurement-based and fusion-based quantum computing. The next test is harder: a measured demonstration of fault-tolerant logical qubits under realistic noise. Until then, the result marks a building block toward scalable optical quantum hardware, not proof that million-qubit machines are ready.
Alors, qu’est-ce qui change concrètement ? Guizhen Chip a montré une voie d’ingénierie pour intégrer directement sur une puce photonique des états de ressource intriqués plus grands, une brique de base pour le calcul quantique basé sur les mesures et le calcul quantique par fusion. Le prochain test sera plus difficile : démontrer par la mesure des qubits logiques tolérants aux fautes dans des conditions de bruit réalistes. D’ici là, le résultat constitue une brique de base vers un matériel quantique optique évolutif, et non la preuve que les machines à un million de qubits sont prêtes.